Сооружение горизонтальной подземной выработки

Для данных пород с коэффициентом крепости 14-16:

- прочность пород

                                                                                                                   Табл. 2.3

 

- выход  керна

                                                                        Табл. 2.4

 

- расстояние между трещинами

                                                                        Табл. 2.5

 

- характеристика  трещиноватости  

     Табл. 2.6

 

- обводненность  горных пород 

     Табл. 2.7

 

- простирание  и падение трещин

     Табл. 2.8

 
 

Сумма балов: 12+20+25+20+4-0=81 

     По  таблице 1.4 «Методических указаний…» породы относятся к третьему (III) классу. Время возможного стояния в незакрепленном состоянии 1 неделя, предельный пролет 3,0 м. 

2.3. Определение нагрузок  на крепь. 

     Под нагрузкой  на крепь принимается давление, испытываемое крепью со стороны горных пород. Нагрузки на крепь определяются на базе гипотез горного давления, сформированных с учетом многочисленных экспериментальных данных или аналитических методов расчета проявления горного давления.

     Для определения нагрузок на крепь воспользуемся гипотезой свода естественного равновесия для определения нагрузок на крепь в скальном трещиноватом и напряженном массиве горных пород при глубине расположения выработок от 300 до 1500м (Институт горного дела УрО РАН).

     При проходке выработки в кровле по плоскостям ослабления (трещинам) образуется зона обрушения в виде свода. Размер зоны обрушения зависит от напряженного состояния и структуры массива горных пород и определяется эмпирической зависимостью: 

h_зрп=0,1+0,22a+0,006j+0,15σ_г / σ_в;                (2.3) 

где h_зрп – размер зоны разрушенных пород в кровле выработки, м;

      а – половина ширины выработки, а = 4,96/2=2,48 м.

      j – интенсивность трещиноватости, 1/м, принимаем 1 на 1 м.

      σ_г / σ_{в –} отношение главных нормальных напряжений горизонтальных и вертикальных, действующих в массиве горных пород. 

σ_г =(1,5-2)γН = (1,5-2)*29*700=30 450 МПа                (2.4) 

σ_в = γН = 29*700 = 20 300 Мпа            (2.5) 

где γ  – объемный вес породы кровли, принимаем  для лиственита, γ=29кН/м³,

       Н – глубина заложения выработки,  м.

Величина  зоны разрушения 

h_зрп=0,1+0,22*2,48+0,006*1+0,15*30400/20300=0,8766м.     

Нагрузка  на крепь на 1п.м. выработки: 

q_в=2ah_зрп*γ = 2*2,48*0,8766*29 = 126 кН/м.               (2.6) 

     Согласно табл. 1.11 «Методических указаний…», породы относятся к III категории устойчивости, для крепления которых требуется комбинированная крепь (набрызгбетон + анкерная крепь). 

2.4. Расчет горной  крепи. 

     Горная  крепь должна удовлетворять следующим  основным техническим и экономическим требованиям: выдерживать без разрушения нагрузки горных пород и обеспечивать безопасное рабочее состояние выработок в течение всего срока их службы. Не препятствовать выполнению производственных процессов, а также иметь  невысокое аэродинамическое сопротивление; быть  технологичной,  нетрудоёмкой  в изготовлении, транспортабельной,  нетрудоёмкой  при возведении  в выработке, надежной в работе. Максимально приспособленной для механизации её возведения и обслуживания в   период  эксплуатации.  Опасностью  при  очередном взрывании зарядов ВВ  в  забое. Легко демонтироваться при ремонте и извлечении из погашенной выработки, быть огнестойкой, устойчивой от коррозии и гниении. Материал  крепи должен обладать относительным постоянством механических свойств. Деформирование крепи в случаи достижения её предельной несущей способности должно происходить без внезапного разрушения с тем, чтобы достаточно  было времени для принятия необходимых мер  по  предупреждению завала выработки

     Так как согласно п.2.3. крепь комбинированная, то расчет горной крепи сведется к расчету ее толщины.

     Толщину покрытия приближенно определяют на основании теории изгиба прямоугольных пластин, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. При этом расчетная формула имеет вид: 

Δ₀ = К_а√q/m*R_р                (2.7) 

Где Δ₀ – среднее значение толщины покрытия из набрызгбетона по периметру выработки, м

     К – безразмерный коэффициент, для  комбинированной крепи К=0,25

     а – шаг крепи, принимается не менее 1м,

     а=В/3;

     а=4,96/3 = 1,65м

     q – равномерно распределенная нагрузка, определяемая по формуле 2.6

     m – коэффициент условия покрытия, для неармированной набрызгбетонной крепи принимаем 0,75

     R_р – расчетное сопротивление набрызгбетона растяжению, для неармированной набрызгбетонной крепи принимаем 120 тс/м².

Δ₀ = 0,25*0,165√126/0,75*120 = 0,05 м.

   Или по диаграмме на рис.1.15 «Методических указаний…» и для наших условий толщина слоя набрызгбетона равна 5см. 
 

3. СПОСОБЫ И СХЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ

 

3.1. Общие положения 

     Способ  проведения горных выработок зависит  от устойчивости пересекаемых пород  и их обводненности.

Способы, которые применяют при проведении выработок в довольно устойчивых породах, допускающих на относительно длительный срок (несколько часов) обнажение забоя, кровли и боков выработки без специальных видов крепи и специальных средств по борьбе с поступающей водой, называют обычными. 
 

3.2. Технологическая  схема проведения  штрека. 

     Способы проведения выработки определяются следующими основными факторами: углом наклона выработки, площадью её поперечного сечения и формой направления проведения (вверх вниз), крепостью пород и характером забоя (угольный, смешанный, породный) степенью пресечки пород.  Перечисленные факторы обуславливают конструктивные особенности используемых проходческих машин, и таким образом, влияют на  условия и объём их применения. Различают две  основные группы способов проведения выработок. Способы, применяемые для проведения выработок  в устойчивых породах, которые позволяют свободно  обнажать забой и бока выработки, называют обычным. Способы, применяемые для проведения выработок в слабых, неустойчивых породах (плывучих или сильно обводнённых, сыпучих) называют специальным. Проектируемый забой по условию относится к обычному. Поэтому для проходки проектируемого штрека принимаем буровзрывной способ с дополнительным оборудованием для транспортировки горной массы и доставки материалов.  

     3.3. Особенности сооружения  выработок в удароопасных  условиях. 

     При проведении горных выработок в удароопасных условиях необходимо выполнять ряд мероприятий по снижению удароопасности.

     В настоящее время основные принципы предотвращения горных ударов при проведении горных выработок сводятся к следующему:

- уменьшение  способности горных пород к  накоплению упругой энергии;

- управление удароопасностью при ведении горных работ;

- защита  людей и горных выработок путем  возведения временной крепи.

     Для проведения проектируемой горной выработки  применяем следующие мероприятия:

- сечение  сводовой формы;

- применение  комбинированной крепи.

- при  необходимости, создание защитной  зоны путем камуфлетного взрывания.

     Исходя  из вышеизложенного, проходку штрека осуществляем:

- сводовой  формы;

- буровзрывным  способом;

- при  необходимости, с камуфлетным  взрыванием. 

4. БУРОВЗРЫВНОЙ КОМПЛЕКС РАБОТ

 

4.1. Общие положения 

  При проведении горных выработок буровзрывные работы должны обеспечивать заданные размеры и форму поперечного  сечения выработки, точное оконтуривание ее профиля, качественное дробление породы и сосредоточенный отброс ее от забоя, уменьшение коэффициента излишнего сечения, высокий коэффициент использования шпуров. 

4.2. Определение параметров  взрывных работ 

4.2.1. Выбор взрывчатых  материалов и средств взрывания. 

  Для заданных условий, по табл. 3.1, 3.2 «Методических указаний…» и рекомендациям методического пособия, принимаем в качестве ВВ скальный аммонит №1. При выборе учитывается крепость пород, их газоносность и обводненность. 
 
 
 
 

                                                                          Табл. 4.1